Kletterroboter TARZAN

[Thoralf]

Ich stell euch mal meinen Kletterroboter TARZAN vor.
Dieser kann an Seilen, Litzen, Rohren u.ä. an Punkte klettern, ein Kamera in Position bringen oder Sensortechnik einsetzen.
Der Einsatzzweck war ursprünglich das Überwachen von historischen Gebäuden. Durch Baugrundbewegungen oder einfach durch Alterung fangen diese oft an, sich unkontrolliert zu bewegen. Um einem Einsturz oder schweren Schäden vorzubeugen, muß schon im Vorfeld was getan werden. Dazu sind vielfach jede Menge Sensoren nötig, die aufwändig zu verkabeln sind. Aber der Denkmalschutz verbietet das meist, während gut getarnte Vorrichtunge, wie Meßuhren, autarke Minidatenlogger usw. gerade noch zulässig sind. Da große Verkabelungen auch nicht durchgeführt werden dürfen, sind die Meßorte praktisch unerreichbar für die Datenerfassung.
Die letzte Alternative ist dann ein Kletterroboter, der an einer fast unsichtbaren Litze an den Einsatzort klettert und mit einer Kamera Meßuhren abliest oder Datenlogger erfaßt.

Der Kletterroboter Tarzan hat einen Kettentrieb, der 2 Kletterstangen gegenläufig auf und nieder bewegt. Geht eine Stange nach oben, bewegt sich die andere abwärts. An beiden Stangen ist oben eine Greifzange
befestigt, die von einem Servomotor bewegt ins Seil greifen kann.

https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=1562
https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=1563
https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=1564

Den Bewegungsalgorithmus für's hoch fahren kann man sich so vorstellen:

- Stange 1 ist hochgefahren, Zange 1 greift
- Stange 2 ist unten, Zange 2 ist offen
- Stange 1 fährt runter, Stange 2 fährt hoch, Roboter bewegt sich hoch
- Stange 2 oben angekommen, Zange 2 greift, Zange 1 läßt los
- Stange 2 fährt runter, Stange 1 fährt hoch, Roboter bewegt sich hoch
- Stange 1 oben angekommen, Zange 1 greift, Zange 2 läßt los
usw.

Beim runter fahren geht das ganze genau umgekehrt.

Die Ketten- und damit Stangeposition wird mit einem Wendelpotentiometer erfaßt.
Ist der Roboter in Beobachtungsposition, kann man eine Kamera über einen Arm an den Meßpunkt fahren zum Meßgeräte ablesen oder Risse überprüfen. Die Bilder werden per Funk übertragen, digitalisiert und
abgespeichert. Über Bildauswertung kann sofort die Zeigerstellung einer Meßuhr erfaßt werden.
Der Ablauf wird von einem 68HC11 gesteuert. Der Controller kann in einen Setupmodus geschaltet werden. In diesem läßt sich der Grip der Zangen über Potis einstellen, damit man sich an unterschiedlich dicke Seile
anpassen kann.
Die Roboterfahrt und Kamerabewegung wird momentan über Funk gesteuert.

Für Fragen, Anregungen und Kritik bin ich offen
Thoralf

[jo_robot]

Sieht gut aus!
Funktioniert das ganze schon ? wenn ja dann wär ein video cool!

[Thoralf]

danke fürs Kompliment. Ja es funktioniert. Da ich aber z.Z. den Controller gegen einen PIC austausche, gibts erst danach ein Video. sobald es fertig ist, stell ichs rein

[Rob.Anfänger]

Interresantes Projekt und gute Umsätzung. O:)
Wie schon gesagt, ein Video währe echt klasse.

[jo_robot]

Umsätzung.

möcht ja nix sagen aber Umsetzung schreibt mer mit "e" ;)

[Festblatte]

sehr interresant

[ogni42]

Sehr originell! Gratulation. Kann mich nicht erinnern hier schon mal so ein Modell gesehen zu haben.

[Sternthaler]

Tolle Idee und Umsetzung.

Wie sieht denn so ein 'Kettentrieb' aus? Ich kann mir da rein gar nichts drunter vorstellen.

[Thoralf]

danke für die viele Anerkennung.

Der Beschreibung nach klingt mein Robby zwar wie eine Dienstaufgabe, ist aber doch ein Hobbyprojekt.
Eine weitere Anwendung könnte ich mir noch vorstellen:
am Blitzableiter hochklettern und in Zimmer reingucken oder abhören:-b

Ich werd noch ein paar Bilder machen, die den Antrieb zeigen und hier reinstellen, versprochen

[lpw]

Aber er kann nur an einer graden Schnur (bis zu eienm Durchmesse von ?) ohne Aufhängungen klettern oder?

[Thoralf]

ja, er kann nur zwischen den Aufhängepunkten klettern (noch).

Ansonsten kann die Schnur auch durchhängen. Zur Vorsicht werden über die Spannzangen eine Art Schutzbügel befestigt, damit das Seil nicht aus den Zangen rutscht. Sonst müßte man Sensoren, die die Lage des Seiles feststellen, anbringen. Zusätzliche Gelenke müßten dann die Kletterstangen schwenken, um nach dem Seil zu tasten. Das war mir fürs erste dann doch zu kompliziert.

Die Seildicke ist ansich nach oben offen, da die Spannzangen über Langlöcher grob auf die Seilstärke justiert werden können (s. Bild 1563). die Feinanpassung wird dann im Kalibriermodus gemacht.

[Thoralf]

hier noch das Bild vom Kettentrieb
https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=1596[/url]

[Sternthaler]

Danke für das Bild,
sieht ja '?? gaaanz einfach ??' aus, wenn man mal gesehen hat wie es geht. Starke Sache :-)

[maze2k]

Sehr schöner Bot!

Aber mal ne andere Frage, woher bekommt man denn diese Lochbleche? die hab ich jetzt schon bei mehreren Bots gesehen... Im Baumarkt hab ich bisher noch nichts vergleichbares gefunden... haben die nen bestimmten Namen?

[Spion]

Hallo

Ich finden den Bot genial, mit sehr einfachen Mitteln etwas gut funktionierendes erschaffen, Respekt.

mfg Luca

[Thoralf]

die Lochbleche hab ich direkt im Metallurgiehandel bezogen. Den hat eigentlich jede größere Stadt. Dort hab ich gefragt, was billig am Lager ist.
Dadurch bin ich auf die 5mm-Platten gekommen. eigentlich wollte ich welche im rechtwinkligem Raste und 6mm Durchmesser. :-)

danke nochmals für das viele Lob.
Ich bin auch schon am werken und bau den wieder auf, damit's was wird mit dem Video

[squelver]

Bin auch beeindruckt von der Idde und der Umsetzung =)

[Thoralf]

Hier ist eeeendlich das versprochene Video:

http://www.myvideo.de/watch/6666552/Kletterroboter

Der wird von mir immer zur "Langen Nacht der Wissenschaft" in DD vorgeführt.
Im jetzigen Zustand ist am unteren Ende des Roboters eine Digicam montiert, deren Analogausgang über einen kleinen 2,4 GHz-Sender ein Bild der überfahrenen Oberfläche liefert. Im Bedarfsfall wird dann über Funk ein Servomotor angesteuert, der quasi mit einem Finger auf den Auslöser drückt und ein Bild knipst.

[squelver]

Tolle Sache O:)

Er gleitet sauber hoch, nur bei dem Greifen auf der rechten Seite hatter wohl Probleme?

[vohopri]

Hallo Thoralf,

gute Ideen und schöne Umsetzung. Gratuliere zu dem Projekt.

grüsse,
Hannes

[loonquawl]

Sieht klasse aus! Eine Frage zur Anwendung: wenn zwischen Sensor und Boden ein Seil verlaufen kann, warum darf dann da kein Kabel liegen?

[Thomas$]

sieht toll aus verlockt zum nachbau das müsste doch auch ohne µC zu lösen sein oder? werd es mal mit dem luftdruckzeug von lego probiern.
was ich noch bei deinem super teil noch toller fänd wenn es auch an einem wagerecht gespanten seil hangeln könnte ohn den boden zu berühren. (wird bissel mehr aufwand). wie gut klettert er wenn das seil nach unten nicht fest ist und die wand glatt kommte zum pendeln?

[Thoralf]

vielen Dank fürs Lob.

Zu den Fragen:

Ja, manchmal ist etwas Schlupf. Man steht vor dem Dilemma, daß man entweder die Zangen fest anzieht und die Servos dann dauernd Strom verbrauchen, weil sie die Sollposition (Zange zu) nicht ganz erreichen oder es bleibt ein Restschlupf. Da die Zangen so angeschliffen sind, daß sie sich durch das Gewicht des Robos leicht ins Seil einschneiden, hält er nach einem gewissen Schlupf ziemlich fest.
Beim herunter fahren ist das aber wieder von Nachteil, da die Zange, die noch ins Seil gekniffen hat, dort dann auch bissl hakt.
Deshalb werde ich die Zangen bzw. Haltevorrichtungen noch überarbeiten.

Gute Frage: warum keine Sensoranschlüsse wenn schon ein Kletterseil verwendet wird....

1. Das Kletterseil kann sehr dünn sein (mit angepassten Zangen, die nicht schlupfen)

2. Sensorkabel müssen mechanisch robust sein, und können eine bestimmte Dicke, die aber auffällig ist, nicht unterschreiten.

3. bei Sensoren mit analogem und bis zu einem gewissen Grade auch digitalem Datenausgang müssen die Kabel geschirmt sein -> Dicke steigt

4. durch den Roboter können Fotogrammetriemeßpunkte sehr gut mit hoher Auflösung erfasst werden. Da er dicht herankommt und nicht aus der Ferne gemessen werden muss, ist die Auflösung hoch. Durch die Stützräder hinten am Robot wird der Abstand zur Oberfläche konstant gehalten und damit auch der Abbildungsmaßstab.
Ein permanenter Kameraaufbau wird dadurch vermieden.

Das sind ein paar Gründe, die für einen solchen Roboter incl. Seil sprechen. Natürlich wird der nicht immer die erste Wahl sein. Das hängt von der konkreten Aufgabe ab. aber ich denke, daß er bestimmte Lücken im Einsatzspektrum schließen kann.

Entstanden ist er aus meinem Willen, zu zeigen, daß es geht *ggg*
So gegen 2000 funktionierte das erste Muster (meines Wissens war ich weltweit der erste mit so einem Robot)

[Thoralf]

@Thomas$:

kannste gerne nachbauen. Wird mich sehr interessieren, wie dein Robot dann klettert, weil ich annehme, daß man mit Lego manches etwas anders realisiseren muß.

Ohne µC könnte das auch gehen, denke aber, daß der Aufwand größer wird.
Es muß ja eine sensorgesteuerte Steuersequenz abgefahren werden. Ich vermute, daß ein diskreter Aufbau sich irgendwann wieder einem µC nähert. Kannste gleich einen nehmen.

Im Video klettert mein Rob an der Hauswand mit unten losem Seil. Am Seilende ist nur ein Gewicht, das das Seil straff hält. Bis auf ein gewisses Restpendeln verhindert der "Nachläufer" mit den Stützräder ein allzu starkes Schwingen. Wenn der Schwerpunkt des Roboter weit genug von der Wand weg ist, drückt das Drehmoment den Roboter fest genug an die Wand, so daß er kaum noch pendelt.
Zumindest für Rißmessungen und -fotos genügt es.

[vohopri]

Hallo Thoralf,

die Seilklemmen würd ich mit Excenter realisieren. So wie die Schotklemmen auf Segelbooten funktionieren. Vielleicht wär das auch für dich eine Variante.

Die Schliesskraft kann durch eine Feder unabhängig von Seildicke und -beschaffenheit klein und annähernd konstant gehalten werden. Das restliche Festklemmen macht das Gewicht. Das könnte viel Energie sparen.

grüsse,
Hannes

[Thoralf]

danke guter Tipp. Ich guck gleich mal, wie die funktionieren.